JPH05255922A - 母材土壌の補強材料および補強工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業現場で発生する土壌が如何なる土質であ
ってもその力学的，水理学的な性質を改善し、そのまま
盛土，構造物基礎，道路路床として使用できるようにす
る母材土壌の補強材料と補強工法とを提供すること。 【構成】 耐水性，耐食性および保形性のある材料によ
り粗目でかつリング状に形成された補強材料を、多数、
母材土壌中に、概ね均一に混合，分散させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、盛土，構造物基礎，埋
設管の保護層，埋め戻し土壌，道路路床等に用いられる
母材土壌の物性を改良し、適性のある母材土壌とするた
め、該土壌中に混合する補強材料とその補強工法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】盛土，構造物基礎，埋設管の保護層，埋
め戻し土壌，道路路床等に用いられる母材土壌として
は、現場発生土壌が、強度，粘着性，排水性等の物性面
で不適格で使用し得ない場合には、土壌の入れ替えとか
セメントによる安定処理を施す等の手段が採られてい
る。

【０００３】土壌の入れ替えは、大規模工事の場合、工
期と費用の面で著しく不利であるし、セメントによる安
定処理は、強度は大となるものの靱性が乏しく、再掘削
が困難で埋め戻し土壌には適用できないとか、緑化が不
可能等の種々の問題を有している。

【０００４】このため、前記不適格な母材土壌に、長繊
維を混和した処理土壌を吹き付ける工法も提案されてい
るが、現場発生土壌を使用し得ないとか、大量施工がで
きない等の問題が存する。

【０００５】さらに特公平１ー４９６６１号公報に示さ
れるごとく、砂，砂利等の固体粒子の塊内に化学フィラ
メントの糸，金属糸などの長繊維を三次元的に分散さ
せ、前記固体粒子にからませることにより、機械的強度
を持たせた建築材料が知られているが、前記材料は広い
面積の固体粒子には適用できず、実用化されていない。

【０００６】また特公昭６０ー３３９２９号公報に示さ
れるごとく、埋立土砂中に、予め紙材あるいは繊維材等
の透水率が高く地盤透水性を促進する物質を均一に分散
状態で施用することにより、埋立地盤の強化を図る強化
工法が提案されているが、紙材あるいは繊維材と土砂と
の均一な混合，分散方法に問題点があり、実用化されて
いない。

【０００７】特開昭５７ー１００２１２号公報に示され
るように、合成繊維あるいは金属等の短線材を土砂中に
分散，混合させることにより、土砂の耐剪断強度，圧縮
特性の向上を図ることも提案されているが、図８に示さ
れるように土砂中に混合，分散されている合成繊維等短
線材Ｂと土粒子Ａとの均一な混合構造に問題点がある
し、図９，図１０に示されるように繊維Ｂに拘束される
土粒子Ａは、分散された繊維Ｂの形状に沿った部分のみ
であって、分散された繊維Ｂによる土粒子Ａの拘束力が
弱いという欠点がある。

【０００８】また、特開昭６３ー３１７５８５号公報に
示されるように、パルプスラッジと加工繊維との混合比
を一定の重量比をもって混合することにより地盤面の安
定化を図った材料が提案されているが、パルプスラッジ
と繊維と土壌との均一な分散，混合方法に問題点があ
る。

【０００９】また特開昭５９ー１３０９０９号公報に示
されるごとく、オープンメッシュ構造体の小片を土壌に
混合し、補強を図る手段も提案されているが、実用化さ
れていない。

【００１０】また特開平１ー１５８１０６号公報に示さ
れるごとく、発泡性合成樹脂の小片を土砂に混合し、こ
れにセメント等の固化材料を添加する手段、あるいはさ
らに短繊維を混入するとか、ベントナイト等の難透水性
材料を更に混入して補強を図る手段も提案されている
が、セメントを使用するという不利な点があるし、補強
効果も比較的小さいという問題点がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、現場発生の
母材土壌等に対して耐水性，耐食性および保形性のある
リング形状の補強材料を分散，混合させ、排水機能を低
下させることなく、強大な土壌拘束力，粘着力を発生さ
せることにより、剪断抵抗力を増加させ、ひび割れによ
る急激な破壊が防止できると共に、緑化も可能とする母
材土壌の繊維質の補強材料と、これに使用する補強工法
とを提供することを課題としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前項記載の課題を解決す
るため、請求項１の発明では、母材土壌に混入する補強
材料を耐水性，耐食性および保形性のある材料により、
粗目で、かつ軸心と直交する断面がリングに形成されて
いる構成とした。

【００１３】請求項２の発明では、前記構成の補強材料
の多数を母材土壌虫に概ね均等に混合，分散させるとい
う補強工法を採用している。

【００１４】請求項３の発明では、請求項１記載の構成
の補強材料の少なくとも直径，母線長さが多種，多様な
母材土壌の補強材料を混用し、母材土壌中に概ね均一に
混合，分散させるという補強工法を採用している。

【００１５】請求項４の発明では、リング状に形成され
ている母材土壌の補強材料と糸状，ネット状，テープ状
等の補強材料とを混用し、母材土壌中に概ね均一に混
合，分散させるという補強工法を採用している。

【００１６】

【作用】請求項１の補強材料は、耐水性，耐食性および
保形性のあるポリエステル，ポリプロピレン等の合成樹
脂等からなり、該材料により軸心と直交する断面がリン
グ状構造とすることにより、母材土壌に外力が加わった
ときに、リング状の補強材料が、リング形状で囲まれた
部分の土壌を拘束し、捕捉作用をなすから、土壌へ粘着
力ならびに耐剪断力を与える作用をなすものである。

【００１７】この結果、砂質土の場合には、前記捕捉作
用により、リング状の補強材料の強度が粘着力の発生、
耐剪断力の上昇、土壌全体としての強度の向上をもたら
し、また粘性土の場合には、靱性を向上させ、ひび割れ
による破壊を防止する。

【００１８】請求項２の工法によると、前記特徴を有す
る補強材料が母材土壌中に、均等に分散，混合されてい
るので、母材土壌が現場発生の如何なる土質のものであ
っても、母材土壌の力学的強度，水理学的性質が改善さ
れ、そのまま盛土，構造物基礎，埋設管の保護層，埋め
戻し土壌，道路路床法面保護工法，緑化基盤改良工法，
排水工法などとして使用できる土質となる。

【００１９】請求項３および請求項４の発明によると、
多種，多様な形状のリング状，糸状，ネット状，テープ
状等の補強材料を混用した場合、小形リングあるいは糸
状，ネット状，テープ状等の補強材料で母材土壌が拘束
されて補強効果があがったものを、さらに大形リングに
より拘束するので、土粒子の拘束力が種々複合され、剪
断抵抗力がより増大される。

【００２０】前述のごとく土質が改善される結果、耐侵
食性が向上し、しかも補強材料中に空間も形成される作
用があり、土壌の三相中の気相が高められ、緑化植物の
根圏への酸素の供給が良好となり、根圏における原生動
物との共存も良好となり、健全な緑化を図ることが出来
る。

【００２１】

【実施例】図１ないし図７は、請求項１の発明たる補強
材料の実施例、ならびに請求項２および請求項３の発明
たる母材土壌の補強工法の実施例を示すものである。

【００２２】図２は、請求項１の発明である補強材料の
第１の実施例を示しており、耐水性，耐食性，保形性の
あるポリエステル，ポリプロピレン等の合成樹脂その他
の材料の糸条により網目構造，織物構造，編物構造，組
物構造等の粗目組織でリング１が形成されている。

【００２３】リング１は上下両縁の糸条部２，３と、両
糸条部２，３間の粗目を形成する糸条部４とよりなり軸
芯Ｏ−Ｏと直交する断面がリング形状とされ、母線の長
さＬ１と、リング直径Ｄ１との比率Ｌ１／Ｄ１＝αが１
より小さい単位ピース７たる補強材料とされており、リ
ング形状も粗目組織部分も変形，撓曲が自由であり、し
かも母材土壌中に混入された際、リング形状が失われな
い程度の保形性を有している。

【００２４】図３は、請求項１の発明の第２の実施例を
示しており、前記リング１と同質素材で形成されたリン
グ５が、母線の長さＬ２が前記リング１の母線長さＬ１
より長いもののリング５の直径Ｄ２より小とされた単位
ピース８たる補強材料とされている。

【００２５】図４は、請求項１の発明の第３の実施例を
示しており、実施例１のリング１と同質材料で形成され
たリング６が母線の長さＬ３がリング６の直径Ｄ３より
長く形成されて、単位ピース９たる補強材料とされたも
のである。

【００２６】前述のリング１，５，６の直径Ｄ１，Ｄ
２，Ｄ３および母線の長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３ならびに各
リングの厚さＳは、母材土壌の性状に応じ適宜選定され
るが、通常は厚さＳが0.1mm〜10.00mm、直径Ｄが１cm〜
300cm、母線長さＬと直径Ｄの比Ｌ／Ｄ＝αが0.1〜100
の範囲とされている。

【００２７】各リング１，５，６を構成する糸条として
は、耐水性，耐食性，保形性等を有する限りは、天然繊
維，化学繊維，合成繊維，無機繊維，金属繊維等のいず
れも使用できるが、価格，加工性，耐食性等の面からポ
リオレフィン，ポリアミド，ポリエステル等の合成繊維
が好ましい。

【００２８】糸条形態としては、モノフィラメント，マ
ルチフィラメント，スプリットヤーン，紡績糸等のいず
れであっても良いが、母材土壌中に混合されたとき、土
壌を挟み込み捕捉しやすいフィラメント形態のものが好
ましく、また糸条の太さは、１デニール〜300デニール
の範囲が好ましく、１デニール未満では細く、強度も小
で土壌を挟み込み、捕捉して補強する効果が乏しく、30
0デニールを超えると剛直すぎて母材土壌との馴染みが
悪くなる。

【００２９】また糸条として吸湿性，吸水性に富むもの
は、母材土壌中の水分を制御する必要の存する場合に好
適である。

【００３０】リング１，５，６の作成手段としては、円
筒状生地に編製，織製あるいは組みあげてもよく、また
縫製しても良いが、合成樹脂の押し出し成形による網目
構造体の成形手段によったものでも良い。

【００３１】図５は前記単位ピース７たる補強材料を用
いた請求項２の発明たる補強工法の実施された態様を模
型的に示した一例であって、現場発生の母材土壌１０中
に、該土壌の重量に対し、約0.05％〜５％程度の割合で
多数の単位ピース７を添加混合し、各単位ピース７が互
いに絡み合い、かつ母材土壌１０に均等に分散するよう
混合し、そのまま盛土，構造物基礎，埋設管の保護層，
埋め戻し土壌，道路路床等として使用したものである。

【００３２】図６，図７は前記単位ピース８等の補強材
料を用いた請求項２の発明たる補強工法の実施例の一例
における土粒子の拘束状態を模型的に示すもので、母材
土壌１０中に多数の前記ピース８を所定の割合で混合す
ることにより、リング状の補強材料によって、母材土壌
１０の塊はリング５内に拘束され、図７に示されるよう
に、リング５部分の母材土壌１０に対して図６に示すご
とく、外力Ｆが加わったとき、単位ピース８自身の剪断
抵抗力に加えて、リング５の母線長さＬ２部分で囲まれ
た部分の土粒子１１も、リング５に拘束されて剪断抵抗
力が増加されるので、地盤の補強効果が得られる。

【００３３】またリング構造体たるリング５，６に突起
部分を設けた構造とすることにより、母材土壌に更に補
強効果を増大させることが出来る。

【００３４】図１は請求項３の発明たる多種，多様なリ
ング状の補強材料を混用した母材土壌の補強工法の実施
例を示すもので、前記単位ピース７，８，９のごときリ
ング１，５，６の母線の長さに対する直径の寸法比率が
異なる多種，多様な寸法のリング状補強材料を母材土壌
１０に混合使用することにより、様々な規模の補強効果
を得ることが出来る使用例を示すものである。

【００３５】図１に示されるごとく、母材土壌１０中に
小さな形状のリング１２を混合，拡散することにより、
リング寸法とされた母材土壌１０は、リング形状の補強
材料たる単位ピース自身の剪断抵抗力とリングで囲まれ
た前記母材土壌１０の土粒子１１に剪断抵抗力が生ずる
から、従来の糸状，ネット状，シート状等の混合補強材
による場合と比較して同程度の混入比率でもより大きな
補強効果を上げることが出来る。

【００３６】また大きな形状のリング１３は、前記小さ
な形状のリング１２を拘束し、さらに大きな補強効果を
上げさせるものである。このように土粒子の絡みを、種
々多様な寸法のリング形状により人為的に発生させ、剪
断抵抗力を増加させることにより、地盤補強効果を上げ
させることが出来るので、図１に示されるように、法面
保護工法あるいは緑化基盤改良工法，排水工法等に適用
されるものである。

【００３７】請求項４の発明により、リング状の補強材
料と、糸状，ネット状，テープ状等の補強材料とを併用
しても、請求項３の発明と同じく地盤補強効果を上げる
ことが出来る。

【００３８】請求項１の発明に係るポリプロピレン製の
太さ0.05cmの糸状をインチ当り経１２本，緯１２本使用
し、直径３cm，高さ0.5cm，厚さ0.05cmのネット組織の
リングとし、砂質土につき無補強，繊維補強，リングに
よる補強の３ケースについて、表１に示す条件で三軸試
験を行った結果、表２に示す結果が得られた。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】前記試験結果から明かなごとく、請求項１
の発明に係る補強材料を用いた場合、カットされた繊維
による補強の場合に比し、補強材料使用量が小であるに
も拘らず、繊維による補強と同等以上の補強効果が得ら
れることが確認された。

【００４２】

【発明の効果】請求項１の発明によると、補強材料は母
材土壌中に混合されたとき、該材料がリング状構造であ
るため、リング形状で囲まれた部分の土壌を抱え込み、
拘束作用を奏し、リング状の補強材料の強度が、母材土
壌への粘着力並びに耐剪断力を与える効果ももたらすこ
ととなる。

【００４３】従って、砂質土に対しては、粘着力，耐剪
断力を増強させたと同等の効果を奏し、土壌全体として
の強度を向上させ、また粘性土の場合には、強度の向上
のみでなく靱性を向上させたと同等の効果を奏し、ひび
割れによる破壊防止効果を発揮する。

【００４４】請求項２の発明によると、前述のリング状
構造の補強材料が母材土壌中に均一に混合，分散されて
いるので、母材土壌が現場発生の如何なる土質のもので
あっても、該土壌の力学的強度，水理学的な特性が良好
に改善され、そのままで盛土，構造物基礎，埋設管の保
護層，埋め戻し土壌，道路路床等として使用できる土質
とすることが出来る効果を奏する。

【００４５】請求項３の発明によると、前述のリング状
構造の多種，多様な形状の補強材料が母材土壌中に混用
されているので、前項の効果に加えて、多様な寸法のリ
ング形状により、各リングに拘束された土粒子群同士の
間の絡みが発生され、耐剪断力が増加され、様々な規模
の補強効果が増大され、母材土壌の土質が改善される結
果として、耐侵食性が向上し、また補強材料中の微小空
間も形成され、土壌中の気相が大となり、植物の混圏へ
の酸素の供給，原生動物の共存も良好となり健全な緑化
を図りうる効果もある。

【００４６】請求項４の発明によると、糸状，ネット
状，テープ状等の補強材料によって補強された土壌が、
さらにリングによって拘束され、補強されるので、母材
土壌の性質に対応して、最適の補強効果を奏しうる工法
を選定できる利点がある。

【００４７】さらに各発明によれば、補強材料の自然落
下による散布，ディスクプラウのごとき装置による鋤き
込み等の手段で容易に母材土壌への混合，分散が実施で
きるので、大規模，大面積部分への施工が可能となる効
果も有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項３の発明の実施された地層の一例を模型
的に示す縦断面図である。

【図２】請求項１の発明の第１の実施例の略示斜面図で
ある。

【図３】請求項１の発明の第２の実施例の略示斜面図で
ある。

【図４】請求項１の発明の第３の実施例の略示斜面図で
ある。

【図５】請求項２の発明の実施態様の模型的説明図であ
る。

【図６】請求項１の発明のリングの土粒子拘束状態を模
型的に示す斜面図である。

【図７】請求項１の発明のリングの土粒子拘束範囲を模
型的に示す平面図である。

【図８】従来の繊維補強材の実施態様の模型的説明図で
ある。

【図９】図８に示す繊維補強材の土粒子拘束状態を模型
的に示す斜面図である。

【図１０】図９に示す繊維補強材の土粒子拘束範囲を示
す図である。

【符号の説明】

１，５，６ リング ７，８，９ 単位ピース １０ 母材土壌 Ｏ−Ｏ 軸心

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐水性，耐食性および保形性のある材料
   により、粗目で、かつ軸心と直交する断面がリングに形
   成されている母材土壌の補強材料。
2. 【請求項２】 耐水性，耐食性および保形性のある材料
   により、粗目で、かつ軸心と直交する断面がリングに形
   成されている母材土壌の補強材料の多数を、母材土壌中
   に、概ね均等に混合，分散させる母材土壌の補強工法。
3. 【請求項３】 少なくとも直径，母線長さが多種，多様
   な母材土壌の補強材料を混用する請求項２記載の母材土
   壌の補強工法。
4. 【請求項４】 糸状，ネット状，テープ状等の補強材料
   とリング状に形成されている母材土壌の補強材料とを混
   用する請求項２記載の母材土壌の補強工法。